卷材涂料是用于涂覆鋼板、鋁板表面 , 制預涂卷材的一種專用涂料。預涂卷材質輕、性優及經濟上的優越性 , 使得預涂卷材在建筑業上得以廣泛的應用。此后技術的進步和市場的開拓 , 以及預涂的卷材在環保方面的優勢 , 使其應用面越來越廣 , 已經從建筑內外裝飾材料發展到汽車制造、家具、集裝箱、家電用品等領域。
1 卷材涂料質量的檢驗測試
預涂卷材涂料是在卷材尚未受到氧化腐蝕之前涂于鋼材正反面的一種綜合性能優良的涂料。目前 , 卷材涂料根據在卷材上的用途可分為底漆、面漆和背面漆三類。不同種類的卷材涂料測試的性能各有側重 , 雖然卷材涂料在國內大規模生產已有 10 年以上 , 但其應用面的擴大、需求量的增長等引起的國內卷材涂料熱是近年來才形成的 , 建筑用卷鋼材的質量需要有 GB/ T 12754 — 1991 《彩色涂層鋼板及鋼帶》國家標準 , 卷材涂料質量檢驗要求目前沒有統一的國家標準。由于卷材涂料具有涂料的一般共性 , 因此黏度、細度、固體含量、光澤、附著力、硬度等檢驗項目可等效采用國家標準涂料性能的常規檢驗。
預涂卷材涂料須滿足預涂卷材的生產工藝和加工使用兩方面的特點。其施工工藝是連續輥涂 , 因此需要一定的施工黏度和細度。在加工使用中 , 底漆對底材和面漆應有好的附著力及防腐蝕性 , 背面漆應具有良好的防腐蝕性和耐劃傷性 ; 面漆則應有好的遮蓋力和裝飾性。底、面、背漆均要求能承受直接切割、彎曲、深沖等機械加工 , 同時具備較好的柔韌性及硬度 , 便于運輸和使用 , 對于外用建筑材料 , 要求具有優異的耐候性和防腐蝕性。由此可見 , 卷材涂料質量的測試分為液態涂料的性能檢驗 , 即黏度、細度、固體含量 ; 烘干
成膜后的漆膜性能的檢驗 , 即顏色、外觀、光澤、附著力、柔韌性 ( 即 T 彎 ) 、耐擦拭、耐沖擊及硬度等;另外 , 根據使用場合不同 , 可增加一些特殊測試項目 , 如耐鹽霧性和耐人工老化等。
2 液態卷材涂料的性能測試
2. 1 黏度
卷材涂料的施工主要采用快速輥涂方式 , 所以為保證漆膜厚度及流平性 , 使涂膜表面平整光滑 , 對黏度的控制很重要。卷材涂料的黏度指標 ( 涂 -4 杯黏度計進行測定 ) 一般在 80 ～ 120 s 之間 , 檢驗方法及標準等效采用國標 GB/ T 1723 — 93 涂料黏度測定法。
引進的卷材涂料技術中 , 使用的是美國標準 , 采用蔡恩黏度計法測試液體黏度。蔡恩黏度計又叫蔡氏杯, 是一種子彈頭形狀 , 耐腐蝕、耐溶劑的不銹鋼杯 , 杯底有一精確的小孔 , 杯口上裝有一約300mm 長的提手 ,其測試原理與涂 -4 杯相同 , 為定量試樣 , 在一定的溫度下從規定直徑的孔流出所需的時間。
2. 2 細度
細度是測定色漆或漆漿內顏料、體質顏料等顆粒的大小和分散程度 , 以微米 ( μ m) 表示。卷材涂料不論背面漆、底漆和面漆對細度的要求均很高 , 一般控制在 15 ～ 25 μ m, 以配合卷材涂料本身的性能特點 , 即涂層較薄 , 漆膜平整光滑 , 有良好的機械性能等。細度的測定主要采用量程為 50 μ m 的刮板細度計 , 檢驗方法及標準等效采用國標 GB/ T 1724 — 79 (89) 涂料細度測定法。
2. 3 固體含量
固體含量是涂料生產中正常的質量控制項目之 一 , 它的含量高低對形成的涂膜質量和涂料使用價值有直接影響。固體含量也稱不揮發分 , 指涂料在一定溫度下加熱焙烘后剩余的質量與試樣質量的比值 , 以百分數表示。
卷材涂料中的聚酯背面漆和聚酯面漆 , 固體含量指標一般控制在 (55 ± 5) %, 高固體分聚酯面漆則為(75± 5) % 。固體含量的測定最常用的方法是烘箱法 , 檢驗方法標準采用國標 GB/ T 6751 — 86 色漆和清漆— 揮發物和不揮發物的測定。
3 卷材涂料成膜后的漆膜性能測試
3. 1 顏色及外觀
漆膜顏色是指光照到漆膜上時 , 經吸收、反射、折射等作用后 , 從其表面反射或透射出來 , 進入我們眼睛的顏色。卷材涂料的測定方法可采用目測法和儀器法。
目測法按國家標準 GB/ T 9761 — 88 色漆和清漆——色漆的目視比色和 GB/ T 3181 — 1995 漆膜顏色標準進行測定。在目測方法中為了避免自然光的不穩定或夜間作業 , 可使用人工光源的目視比色箱 , 其光源為國際照明委員會 (CIE) 推薦的日光型熒光燈 D65 和溴鎢燈 A 光源。雖然一般用肉眼可以區分漆膜顏色的差別 , 但由于受到色彩記憶能力和自然條件等因素的限制 , 不可避免會有人為誤差的產生。因此在工業實踐中測定漆膜色差較多使用測色色差儀 , 以數字來把人們對顏色的感覺表達出來。色差儀種類較多 , 通過 X 、 Y 、 Z 或 L 、 a 、 b 色度的測定 , 計算出漆膜顏色的色差值ΔE 。目前最為通用的是由 CIE 國標照明委員會制定的 L 3 a 3 b 3 均勻色空間。
3. 2 漆膜厚度
涂料某些物理性能的測定需要把涂料制成試板 , 在一定的膜厚下進行比較。在施工應用中 , 由于涂裝的漆膜厚薄不勻或厚度未達到規定要求 , 均將對涂層性能產生很大影響。因此如何正確測定漆膜厚度是質量檢驗中重要的一環。
目前 , 測定漆膜厚度有各種方法和儀器 , 選用時應考慮漆膜的場合、底材、表面狀況和漆膜狀態等因素 , 國家標準 GB/ T 13452. 2 — 92 色漆和清漆— 漆膜厚度的測定中規定了可采用的各種測定方法及其應用范圍。
卷材涂料由于底材一般用 0 . 2 ～ 2 . 0 mm 厚的金屬鋼板 , 因此漆膜厚度的測定主要使用磁性測厚儀 ,利用電磁場磁阻原理 , 以流入鋼鐵底材的磁通量大小來測定漆膜厚度。
3. 3 光澤
漆膜表面把投射其上的光線向一個方向反射出去的能力稱為光澤。漆膜的光澤是衡量涂膜外觀性能的一項主要指標 , 能給被涂物件一個良好的裝飾作用和保護作用。
卷材涂料的光澤指標一般根據客戶的要求而定 , 測定儀器采用光電光澤計 , 檢驗方法及標準等效采用國標GB/ T 9754 — 1988 不含金屬顏料的色漆漆膜之 20 °、 60 °和 85 °鏡面光澤的測定。
3. 4 附著力
附著力指漆膜與被涂物件表面通過物理和化學作用結合在一起的牢固程度。目前國內測定卷材涂料的附著力采用劃格法 , 附著力指標控制為 0 級 , 檢驗方法及標準等效采用國標 GB/ T 9286 — 1998 色漆和清漆——漆膜的劃格試驗。
3. 5 鉛筆硬度
硬度的測試是考察預涂卷材涂料涂層能否通過加工成型的重要指標。目前使用鉛筆硬度試驗儀進行測定。鉛筆硬度是采用一套已知硬度的鉛筆 ( 標準中規定為中華牌高級繪圖鉛筆 ) 進行漆膜硬度的測定 , 以鉛筆硬度標號表示漆膜的硬度。一般卷材涂料的硬度指標控制在≥ 2 H, 檢驗方法及標準等效采用國標GB/ T 6739— 1996 漆膜硬度鉛筆測定法。
3. 6 T 彎
T 彎屬于對卷材涂膜的后成型性檢驗 , 用來衡量涂膜在成型加工中不開裂和抵抗損壞的能力。 T 彎是卷材涂料性能的主要指標 , 目前我國無此標準 , 主要參考美國全國卷涂協會 (National Coil Coating As -sociation) NCCA Ⅱ — 19 標準“ T ” 彎測定方法。 NCCA Ⅱ — 19 標準是一種經 180 °彎試驗測“ T” 定涂層附著及韌性的方法。此方法最初是將試片在臺鉗上夾緊 , 用手彎至 90 ° , 從臺鉗中取出再用手彎至 180 ° , 然后放入臺鉗夾平 , 即為 0 T, 按相同步驟重復彎曲。目前則使用 T 彎儀 ( 或稱彎折機 ) 進行 , 原理相同 , 將試片一端插入 T 彎儀中 , 彎曲試片 180 ° , 并施加一定壓力 , 使試片彎曲后相鄰表面處于平坦狀態即為 0T 。然后繼續將 0T 試片插入 T 彎儀 , 重復操作 , 板間夾一個板厚為1 T,2個板厚為 2 T,見圖 1 。每次用透明膠帶沿折痕完全覆蓋彎曲部位 , 快速拉掉膠帶 , 檢查彎曲處涂層是否脫落。試驗三次以上涂層不脫落的最小彎曲直徑表示其 T 彎性能。 T 彎數由供需雙方商定 , 一般控制在 2 ～3T 。
圖 1 T- 彎級品示意圖
3. 7 耐溶劑擦拭
耐溶劑性指耐 MEK( 甲乙酮 ) 擦拭。本方法主要用于測定彩涂鋼板生產工藝中涂層烘烤固化的質量 ,以判斷漆膜固化的程度。我國目前無此國標 , 耐溶劑性主要參考美國全國卷涂協會 NCCA Ⅱ -18 溶劑擦拭法評價耐溶劑性規范。
溶劑擦拭法是通過烘烤漆膜耐特定溶劑的擦拭次數來評價漆膜的交聯程度 , 測定時 , 必須同時考慮其他性能 , 如顏色、光澤、硬度、附著和韌性 , 并且隨涂料類型、膜厚、底材表面狀態不同 , 涂層耐溶劑性的波動幅度很大。
測試方法為用卷在食指上并浸透 MEK 溶劑的四層紗布 , 以大約 19 . 6 ～ 24 . 5N 壓力在待測試片表面前后移動擦拭 , 來回行程至少為 200 mm , 其擦拭速度約為 100 次 / min 往返 ( 往前一次 , 往后一次算作往返一次 ), 直至漆膜破壞或達到預定的往返擦拭次數。在整個擦拭過程中應始終保持紗布的浸濕狀態。在200mm 擦拭范圍中間 150 mm 內任一點上漆膜被擦掉 , 露出底材 , 即為漆膜破壞。因一些操作者在行程往返處往往用力較大 , 所以擦拭范圍兩端情況不予考慮 ( 見圖 2) 。
圖 2 溶劑擦拭試驗圖解
卷材涂料的耐 MEK 擦拭指標面漆一般為 100 次 , 試片上的麻坑 , 劃痕 , 灰塵 , 布上或溶劑中的固體粒子及底材的不平整會明顯影響測試結果。并且此試驗應在試片上多處進行 , 以消除誤差。
3. 8 杯突試驗
卷材涂料除具備了一般涂料的各種性能外 , 其涂膜還需經受深沖、撓曲、鉆孔、咬合等后加工 , 因此對柔韌性的要求比傳統涂膜要求更高 , 其代表性的指標有杯突、沖擊、 T 彎、附著力等。
杯突試驗是評價色漆、清漆和有關產品的涂層在標準條件下逐漸變形后 , 其抗開裂或抗與金屬底材分離的性能。測定儀器為杯突試驗儀 , 檢驗方法及標準等效采用國標 GB/ T 9753 — 1988 色漆和清漆——杯突試驗。
3. 9 耐沖擊性
耐沖擊性也稱沖擊強度 , 指涂于底材上的涂膜在經受高速率的重力作用下發生快速變形而不出現開裂或從金屬底材上脫落的能力 , 它表現了被試驗漆膜的柔韌性和對底材的附著力。
耐沖擊性所用儀器為沖擊試驗儀 , 雖然我國有國家標準 GB/ T 1732 — 1993 漆膜耐沖擊測定法 , 但由于重錘質量 ( 1 kg ) 和滑筒高度 ( 50 cm ) 是固定的 , 不適用于測定卷材涂料涂層不產生裂紋或剝離的最大沖擊性。因此 , 目前卷材涂料檢驗標準大多是按美國材料試驗協會 (American Society for Testing and Ma -terials)的 ASTM D2794 — 93 有機涂層的抗快速變形 ( 沖擊 ) 性進行測試。其試驗原理是讓重錘自由落下沖擊試樣 , 使試樣變形 , 并逐步增加重錘落下的高度或質量 , 涂層的抗快速變形能力為這個高度和重錘質量的乘積 , 以焦耳 (J) 表示。卷材涂料的耐沖擊性指標一般控制在≥ 9J 。
